Quase 20 anos depois que os pesquisadores previram os quádruplos de elétrons pela primeira vez, foi demonstrado que as evidências de sua existência ocorrem em configurações experimentais, representando um novo estado da matéria que abre todo um novo campo de possibilidades na física.
Tecnicamente, o que estamos falando aqui é a quadruplicação fermiônica, referindo-se ao tipo de partículas envolvidas e como elas estão interagindo umas com as outras. Agora que os cientistas descobriram, eles podem começar a trabalhar para descobrir como usá-lo.
Se você pensar em supercondutividade, onde a resistência elétrica é zero, você precisa de pares de elétrons – conhecidos como pares de Cooper – para se formar e condensar. Algo muito semelhante ocorre com quatro elétrons neste novo estado.
“Provavelmente serão necessários muitos anos de pesquisa para compreender totalmente este estado”, disse o físico teórico Egor Babaev, do Royal Institute of Technology KTH, na Suécia, e pesquisador sênior do novo estudo. Babaev fez a previsão original de 2004 sobre esse estado da matéria.
Para que ocorra a quadruplicação de elétrons, as partículas precisam ser impedidas de emparelhar e fluir sem resistência em condições supercondutoras normais, algo que os cientistas nem tinham certeza se era possível até recentemente.
Babaev e seus colegas analisaram um material supercondutor à base de ferro chamado Ba1?xKxFe2As2 (visto abaixo) para seus experimentos, previamente identificados como potencialmente produtores de efeitos incomuns. O material foi testado quanto à resistência elétrica e outras propriedades em uma faixa de diferentes temperaturas.
Os experimentos mostraram evidências da quebra da simetria da reversão do tempo, um conceito em física em que transformar expressões de tempo negativas em fórmulas pode fazer o mesmo evento retroceder ou girar movimentos em direções opostas.
“No entanto, no caso de um condensado de quatro férmions que relatamos, a reversão do tempo o coloca em um estado diferente”, disse Babaev.
Juntas, as medições registradas dos experimentos apontam para uma ordem de longo alcance: não entre pares de elétrons (como na supercondutividade), mas entre pares de pares. Isso é quadruplicação fermiônica e um novo estado da matéria.
O estado de supercondutividade é usado em todos os lugares, de computadores quânticos a scanners de ressonância magnética (MRI), mas resta saber o que está reservado para o novo estado da matéria possibilitado pela quadruplicação fermiônica. Está sendo chamada de fase de metal quártico BTRS (simetria de reversão do tempo quebrada).
Com outros estudos recentes apontando para mais e mais supercondutores que não têm a simetria ou a estabilidade que se esperava desses materiais, os pesquisadores dizem que esses tipos de estados de matéria alternativa podem não ser tão raros.
“Os experimentos abrem uma série de novas questões, revelando uma série de outras propriedades incomuns associadas à sua reação a gradientes térmicos, campos magnéticos e ultrassom que ainda precisam ser melhor compreendidos”, disse Babaev.
Publicado em 23/10/2021 16h04
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